沸石分子筛离子交换及其吸附性能研究
来源： 发布时间：2022-12-14 09:08:17 浏览
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由于能源危机和工业生产规模的日益扩大，国家对节能、环护、改善居住条件等问题提出越来越高要求。本课题就是在大力提倡节能的形势下应运而生的，主要是考察离子交换法制备几种高效沸石分子筛的条件。 随着工业生产规模的日益扩大，在工业生产中降低生产成本，发展节能的吸附分离过程有着重要的意义和巨大的经济效益。吸附剂的性质直接影响着PSA装置的性能，开发高效专用吸附剂是PSA空气分离技术发展的关键，而无粘结剂型体Li-X、Li-LSX将使PSA技术得到进一步发展。我国的建筑能耗约占全国能源消耗总量的1/4，建筑节能与诸多环节相关。国内外的实践证明，提高建筑物围护结构的保温性能，特别是提高窗户的保温性能是防止建筑物热量散失的*经济、*有效的方法。中空玻璃在建筑上的应用起到了关键的作用。3A分子筛是节能建材(中空玻璃)的重要组成部分，也就是说，提高3A的吸水性能将延长中空玻璃的使用寿命。同时3A分子筛作用单一，只吸水不吸其他物质，也是干燥含水烯烃及酯化反应中不可或缺的产品。 本文主要研究了制备高效3A和LiX分子筛吸附剂的方法，具体考察了制备过程中，成型焙烧温度、交换溶液浓度、交换次数、交换时间及活化温度等对吸附剂性能的影响，制备出了高效分子筛。 1．考察制备3A分子筛的优化条件 通过改变交换溶液浓度、交换次数等条件，考察制备3A分子筛的优化条件。当A型分子筛中K含量大于40％时就可以称之为3A分子筛。随着样品中K~+含量的增加，其基本性质呈不同变化趋势：静态吸水量呈递减趋势，静态氮吸附量呈折线型变化。分子筛的吸附容量主要与其孔容积有关，随着样品中K~+含量的增加，孔容积逐渐变小，因此吸附量应该相应降低。静态吸水量变化趋势与孔容积变化一致，而静态氮吸附量变化与孔容积变化不一致，这可能是孔容积变化与孔内电场效应共同作用得结果。随着KA型分子筛K~+含量的增加，孔内电场效应不断加强，对N_2的吸附能力加大。综合考虑各种影响因素，经0.6mol／L的KCl溶液交换3次制备的3A分子筛具有应用于中空玻璃制造及其他脱水工艺*佳性能。 2．考察Li-X与Li-LSX分子筛制备条件 Li-X与Li-LSX分子筛是当前变压吸附(PSA)过程中氮氧分离效果较好的两种吸附剂，具有广泛的工业应用前景。虽然，锂型沸石分子筛吸附剂的造价相对较高，但高效的工业流程可以通过节约能源等方式降低生产成本，所以对Li-X与Li-LSX分子筛吸附性能的研究与改性有着极其重大的意义。 目前本课题仅对单一锂离子交换法改性13X与LSX分子筛的制备条件进行了全面考察，重点考察型体LSX分子筛的制备条件。制备过程中型体分子筛在成型时焙烧温度的选用直接影响到*终制备的Li-X与Li-LSX分子筛吸附性能。在650℃焙烧成型Li-X分子筛吸附性能相对其他焙烧温度好，而Li-LSX分子筛在550℃焙烧成型性能较好。活化温度改变对成品性能的影响远小于活化状态(真空条件)的影响。且活化温度对X型分子筛与LSX型分子筛的影响不同。当温度升高时(由400℃到500℃)，X型分子筛对氮气吸附容量没有较大变化，但LSX型分子筛的氮气吸附容量大幅降低，所以LSX型分子筛活化温度不易高于400℃。在固定固液比1：25的条件下，以氮气吸附容量为衡量指标，通过正交分析法获取无粘结剂型体Li-LSX分子筛制备的*佳条件，交换溶液浓度为4mol／L、交换次数5次及静态交换时间24小时，综合考虑产品性能、生产成本、生产效率等因素，在固定固液比1：25，交换溶液浓度2mol／L、交换次数3次及静态交换时间6小时，同时选取成型焙烧温度550℃，真空状态340℃活化，可以制备性能较佳的型体Li-LSX分子筛。
